Độ lặp lại (Repeatability)

Mục đích cuối cùng của đo lường vẫn là làm sao giá trị đo gần với giá trị chính xác nhất (true value) của đại lượng được đo, trong đó sai số được hiểu là độ sai khác giữa giá trị đo và giá trị chính xác. Trên thực tế, sai số là không thể tránh khỏi vì môi trường đo lường luôn có nhiều biến đổi và không tuyến tính, và bản chất của việc sai số cũng rất khó xác định. Thực tế, nhà sản xuất chỉ xác định khoảng sai số mà thiết bị hoạt động trong điều kiện thử nghiệm và điều kiện thực tế.

Hình dung đô chính xác được ví von như tập hợp các viên đạn được vận động viên bắn vào bia. Nhìn vào kết quả bắn như hình trong bài viết, ta có thể nói rằng vận động viên bắn súng có phong độ rất ổn định, các phát bắn đều  lệch nhau rất nhỏ, có độ lặp lại (repeatability) rất tốt. Tuy vậy, nhìn vào tâm của bia bắn, thì rõ ràng là vận động viên này không ghi được nhiều điểm, vì các điểm này không nằm gần tâm vòng tròn. Vậy kết quả bắn súng ở đây chỉ thể hiện khả năng bắn súng của vận động viên này có độ lặp lại tốt nhưng lại có sai số nhất định so với tâm. Vậy, giả sử rằng, trước khi bắn súng, có 1 ai đó dịch bia đi 1 đoạn lệch tâm, sao cho tâm của bia đạn nằm ngay vùng phân bố của các điểm bắn. Lúc này, vận động viên chắc chắn sẽ vô địch. Sai số này gọi là sai số hệ thống (systematic error), tức là sai số đã có sẵn trong hệ thống rồi, sai số này có thể do sai lêch về cơ khí, độ trôi điểm zero của thiết bị điện tử. Sai số này dễ xử lý bằng cách bù 1 lượng sai số vào, hay bằng cách zeroing định kỳ, cũng giống như ai đó dịch tâm đường tròn đi một đoạn như đã nói ở trên. Sai số hệ thống có thể được kiểm soát bằng cách đi hiệu chỉnh lại thiết bị (calibration), để đưa sai số hệ thống về Zero (0).

Cũng ví dụ trên, độ  lệch nhau giữa các lần bắn là ngẫu nhiên, không ai có thể đoán được lần bắn sau lệch lần bắn trước là bao nhiêu. Có thể lúc bắn, vận động viên bị ảnh hưởng bởi gió, hay bị chớp mặt trong lúc bắn, hay vì nhiều lý do khác. Vì vậy sai lệch giữa các lần đo này mang tính ngẫu nhiên. Trong đo lường, sai số ngẫu nhiên được gây ra bởi quá trình vận hành, điều kiện vận hành thực tế.

Vậy, sai số tổng sẽ là sai số ngẫu nhiên và sai số hệ thống.

Sai số tổng = sai số ngẫu nhiên + sai số hệ thống.

Trong công nghiệp, một số ứng dụng mà mục đích để duy trì một tình trạng hệ thống nhất định (như đo lưu lượng 3 pha, độ chính xác không quá quan trọng, nhưng kết quả các phép đo phải có độ lặp lại tương đối tốt, để người vận hành có thể biết % của các phase qua lưu lượng). Vì vậy, ứng dụng này luôn đòi hỏi độ lặp lại phải thật tốt.

Trong đa số trường hợp, điều khiển là để kiểm soát chất lượng đầu ra của sản phẩm, nên độ chính xác luôn được quan tâm hơn độ lặp lại. Lúc này, người vận hành luôn quan tâm đến thiết bị đo có gần điểm chính xác nhất chưa (true value). Độ chính xác, lúc này cần được tối ưu bằng cách làm giảm sai số tổng, tức là sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên. Vì vậy, sai số cần được loại bỏ bằng cách hiệu chỉnh thường xuyên (recalibration).

Trong tiếng Anh, độ lặp lại Repeatability có ý nghĩa tương đương với Precision - tính chính xác., khác với accuracy cũng được dịch là chính xác. Một thiết bị đo chính xác là 1 thiết bị vừa có độ chính xác accuracy tốt và có độ lặp lại repeatability tốt.

Phong độ là nhất thời (sai số ngẫu nhiên mang tính nhất thời), còn đẳng cấp là mãi mãi (sai số hệ thống nhỏ). Vừa có đẳng cấp, vừa có phong độ ổn định, thì vận động viên sẽ luôn đạt thành tích cao nhất.

 Tham khảo: Process Measurement and Anlysis - Volume 1 - Bela G. Liptak